テレビ中継からカーリングストーンの摩擦推定および

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テレビ中継からカーリングストーンの摩擦推定およびストーンの曲がり機構
対馬勝年（富山大・理）
１．はじめに
３．摩擦係数の考察
カーリング競技のストーン(200N)とリンクに
ストーンは重さ 200N、底に幅 5mm 程度のリ
は国際規格があり、ホッグラインから停止位置
ング状滑走面があり、粒々氷の上を滑る。氷の
までの距離 s を見積もりやすい。滑走時間 t は
ブリネル硬さから-5 ℃での真の接触面の圧力を
手持ちのストップウオッチで計測できる。s と t
50~30MPa と す る と 、 真 の 接 触 面 積 は 4~6.7
から平均の摩擦係数μと初速度 v0 を
mm2 となる。摩擦力は 1.18~2.4N なのでストー
μ＝ 2s/gt2
v0=2s/t
ンと氷の界面剪断付着強さが 0.3~0.36
(1)
MPa と
推定される。この付着強さの値は対馬や Jellinek
として決定できる。
摩擦係数が速度 v の関数となる場合は、s と t
のステンレスや
Landy & Freiberger の 各種プ
の関係をプロットしたとき、曲線の接線が速度
ラスチックと氷の付着強さと同程度である。し
を与え、摩擦係数μは
たがって、カーリングの場合、滑走面には溶け
μ＝－(1/g)(dv/dt)
(2)
水が関与しない固体摩擦と解釈できる。
低速で摩擦が増す理由はより長時間荷重が加
として決定される。
２．計測結果
わることで氷の塑性変形が進行し、真の接触面
式 1 をテレビ中継に適用した結果を図１に示
が増大する結果として解釈できる。
す。摩擦係数μは初速度 v0 が遅いほど大きくな
４．ストーンの曲がり機構について
り、速度依
ストーンは前方に押し出される際、遅い回転
存のあるこ
が加えられ、上から見て自転の方向に曲がるこ
と を 示 し
とが知られている。自転の方向に曲がる理由に
た。図 1 の
ついてはいくつかの学説が出されている。ここ
μ は 0.008
ではストーンの摩擦の速度特性を使っても曲が
か ら 0.018
りが説明できることを示したい。
図 3 のように反時計
に分布して
図1
カーリングの初速度と摩擦係数
いる。
回りに自転しながら前
進するストーンは進行
次に、s と t の関係を見出すために両対数目
方向に向かって、右側
盛りでプロットした一例が図 2 である。図を直
の速度が左側の速度よ
線近似すると s=0.128t1.693 の 関係が得られた。
り大きい。前項２の結
速度 v は v=ds/dt で
果を当てはめれば、ス
与えられ、摩擦係数
トーンの右側の摩擦が
は式 2 により求ま
小さく、左側は大きい。
る。図中の表には v、
図 3
ストーンの曲がり
ストーンは摩擦の大きい
μ、s も示した。速
方を回転の中心軸にして
度 v が 1.85m/s から
摩擦の小さい側が過剰に前進し、左へカーブす
0.35 m/s の間でμ
る。冬道で自動車のスリップの際、摩擦の大き
は 0.0059 から
いタイヤ側を軸に車体が前方に回転することは
0.012 まで 2 倍にも
衆知の事実である。カーリングストーンの曲の
変化している。
説明に自動車のスリップが適用されなかったの
は不思議だが、その理由にストーン摩擦の速度
特性が不明だったことがあったと思われる。
図2
滑走停止距離と滑走停止時間
© 2010 (社)日本雪氷学会